BBE系統(tǒng)技術詳細解析

BBE系統(tǒng)技術詳細解析

BBE高清晰度語音技術是BBE Sound特許使用的核心音頻增強技術，BBE Sonic Maximizer系列專業(yè)音頻信號處理器也使用了該項技術。經(jīng)BBE Sound 特許用于消費電子產(chǎn)品的其它技術要么集成了該項核心技術，在與BBE高清晰度音響一起使用時得到了優(yōu)化以取得最佳效果。

　　BBE高清晰度語音技術主要分為以下幾種：

　　BBE MP即MP3 (和全“損失”數(shù)位壓縮) 音頻增強和復原技術。BBE MP (最小化多項非線性飽和)技術通過數(shù)位壓縮恢復和增強諧波損失，進而提高經(jīng)數(shù)位壓縮處理的音頻（如MP3）音效。BBE MP從原始資料中再生聲音，因而有效地恢復聲音的溫暖感、細膩感和細微差別。通過過取樣技術，BBE MP將MP3/WMA檔的高頻段擴展到CD級頻段。

　　應用范圍：MP3播放機、MD播放機、CD播放機、身歷聲耳機、微型組合音響、攜帶型身歷聲、車載身歷聲、TV、衛(wèi)星無線設備 (XM、天狼星) 、網(wǎng)路電臺、電話機等等。

　　BBE Optima即高清晰度聲音處理技術。BBE Optima通過3維聲場處理技術恢復因數(shù)碼壓縮（尤其是背景音樂的壓縮）而丟失的立體影像。適用于微型組合音響、隨身立體聲音響、耳機立體聲音響、汽車音響、臺式電腦、膝上電腦等。

　　BBE T2即BBE 電話技術。BBE T2（電話技術）是一個增強電話聲音清晰度的處理過程。電話聲音受其帶寬的嚴重限制，而該種技術通過漸進增強諧波高頻并補償其相位差的方式實現(xiàn)聲音處理。應用領域為電話機、移動電話、無繩電話、語音郵件、對講機、內(nèi)部電話和復讀機等。

　　BBE VIVA即高清晰度立體聲處理技術。適用于電視領域，普通電視、背投電視、等離子電視和液晶電視等。

　　在MP3領域當中，主要采用的是BBE MP（MP3 音頻增強和復原）技術。

首先，讓我們一同來了解一下BBE MP的工作原理。

數(shù)位壓縮

圖1

Wave Form: 波形
Level: 電平
Compression: 壓縮
Original: 原聲
Frequency: 頻率
Frequency Spectrum: 頻譜

　　數(shù)位壓縮主要是在頻域內(nèi)進行的。左上圖所示的波形為示波器上顯示的聲波，在“A”點取樣，其聲譜以右上圖所示的“原聲”曲線表示。從本質(zhì)上來說，這是個取樣的過程。采集到的聲譜看起來很復雜。校平這根復雜的曲線可以消除大部分（90%以上）聲音、而不至于在很大程度上影響音質(zhì)（如右上圖示有“壓縮”字樣的光滑曲線所示，這正是數(shù)字壓縮的核心所在），所以一般情況下還是可以接受的。

　　系統(tǒng)以大約40 KHz的頻率、在時域范圍內(nèi)繼續(xù)取樣，生成如下所示的頻譜系列。

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圖2

Time: 時間
Original audio spectrum: 原聲聲譜

　　數(shù)位壓縮在頻域和時域內(nèi)進行，以頻域為主。頻域壓縮和時域壓縮后產(chǎn)生的頻譜如下圖簡化所示（注：為便于理解，我們將該圖大大簡化了。許多資訊因此被刪除并永久丟失了，這也正是此類壓縮被稱為“損失”壓縮的原因所在）。還有，MP3的取樣率往往低于CD的取樣率，導致某一頻率（取樣頻率的一半）以上的音頻資訊全部丟失（請注意下圖所示高于某一頻率的音頻資訊的突然丟失）。這一特定頻率因情況而異，取決于頻譜范圍。

圖3

Time: 時間
Digitally compressed audio spectrum: 經(jīng)數(shù)位壓縮處理的音頻頻譜

　　由這種資料檔案還原而來的聲音音質(zhì)不錯，還是鋼琴的聲音，喇叭的聲音也沒變，但聲音的細膩感、細微差別和音樂感卻沒了，聲音也了無生趣。BBE可以發(fā)現(xiàn)和增強壓縮后的諧波、糾正時間校準，進而恢復和增強音頻。但是，全部丟失了的諧波只能重新生成了。

MP處理

　　MP處理 (最小化多項非線性飽和) 可以有效地從“原聲”生成如下圖所示、標有“用MP處理生成的諧波”字樣的諧波。將偶次諧波和奇次諧波融入原聲時，偶次諧波產(chǎn)生的聲音聽起來比較和諧、溫暖感較強、也很舒服；而適量的奇次諧波則使聲音更為明快、更為強烈。這樣處理的聲音溫暖感較強、較舒服，也比較出色（這種方式類似於真空管放大器，這種放大器也會生成偶次諧波和奇次諧波，因而真空管放大器的聲音聽起來比更為高級的固態(tài)放大器更溫暖、更舒服）。

圖4

Fundamental: 基音
Generated harmonics by MP process: MP處理產(chǎn)生的諧波
Frequency: 頻率
MP process: MP處理

　　這種MP處理技術包括整個音頻帶寬，均勻地覆蓋低頻到高頻的頻段，但不能增強任何一個特定的頻段、也不會改變該頻段的顏色。下圖所示為融入重新生成的諧波的頻譜圖。以較高速度取樣的MP處理甚至能重新生成音頻信號，因而補充了全部丟失了的高頻音頻。

圖5

Time: 時間
Frequency: 頻率
BBE MP processed audio spectrum: 用 BBE MP處理的音頻頻譜

BBE MP處理過程

　　以頻率為基礎按比例前移線性相位的BBE處理先於MP處理進行。MP處理能基于整個音頻頻段均勻地生成高次諧波。經(jīng) BBE處理的音頻時間校準會逐漸減小（頻率越高就越早），使生成的高次諧波的時間相位前移。BBE處理技術讓電腦更容易分析聲音，所需的諧波也比較少（與基音相比，時間相位前移了的諧波更便於電腦分析聲音，這是心理聲學的常識）。

圖6

Time advance: 時間相位前移
Time delay: 時延
Time: 時間
Frequency: 頻率
BBE MP processed audio spectrum: 用BBE MP處理的音頻頻譜

??? BBE處理能逐漸增強頻率較高的聲音。在MP處理生成的諧波中，高頻成分比低頻成分多。BBE處理增益能降低這種差異。

??? BBE MP處理技術能將經(jīng)數(shù)位壓縮後受損的聲音轉(zhuǎn)化為溫暖感較強、更豐富、更細膩、更清晰、更強烈的聲音。

相對于飛利浦，SIGMATEL以及炬力芯片，韓國的TELECHIPS算是MP3種的少數(shù)派。因此，很多人對這個牌子的芯片也不甚了解。所以，現(xiàn)在我們就為大家介紹這個系列的芯片，就算是少數(shù)派報告了。

一、Telechips公司簡介

　　Telechips這個名字相信大家多少都有所了解，這是一家韓國MP3芯片研發(fā)公司，它的MP3主控芯片產(chǎn)品線包括TCC72X、TCC73X、TCC76X以及最新的TCC77X系列。
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　　采用Telechips芯片的音樂播放器總能給我們帶來驚喜。它以功能強大，音質(zhì)出色著稱，像變速播放、OGG/Q10音樂格式支持、FLAC無損格式支持，USB主機（USB HOST)，MPEG4視頻播放、MP3直接編碼等等強大的功能，很早就能在Telechips方案的MP3音樂播放器上看到。
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　　當然，好貨也不便宜。Telechips的MP3芯片因為需要復雜外圍電路的配合，因此成本比起單芯片方案（Sigmatel、矩力）來說要高出很多，而且由于開發(fā)技術難度較高，僅在韓國MP3品牌廠商中采用較多，售價自然也不會很便宜。比如三星的采用TCC766主控的T7FX 1G版售價高達1399元，而采用TCC770主控的iAudio U3 512M版售價就高達1350元，這些價位并不是一般人能夠承受的。

二、Telechips主流芯片

　　TCC72X和TCC730系列是2004年的產(chǎn)品，目前均已停產(chǎn)，目前Telechips主推的是TCC76X系列。

　　TCC76X系列共同的特征是，采用32位的ARM940T精簡指令集處理器內(nèi)核，運行速度高達140MHz，可外掛4 到8Mbit的 NOR閃存（用于存放固件），及16～64Mbit的SDRAM內(nèi)存（用于運行大型程序），也可外接高品質(zhì)音頻芯片（TCC763/764/768為內(nèi)置）。

圖為：采用TCC760芯片的臺電 TL-T19，1GB售價699元

　　TCC760是TCC76X系列中的基礎型號，內(nèi)存、音頻芯片、NOR閃存均為外接形式，靈活性高。目前國內(nèi)市場能見到的，采用此款芯片的音樂播放器只有臺電的兩款產(chǎn)品：C150和T19。

　　TCC766實際上就是在TCC760的基礎上，整合了1MB NOR閃存 +WM8731音頻芯片 + USB2.0模塊。由于WM8731指標不如WM8750，并且整合到主控芯片上后，也受到一定干擾和影響，所以音質(zhì)上不如獨立音頻芯片架構(gòu)那樣音質(zhì)優(yōu)秀。但是，整合的緊湊的設計卻有利于縮小產(chǎn)品體積。

　　TCC767與TCC766的唯一區(qū)別是取消了內(nèi)部音頻芯片，使得廠商可以外接高品質(zhì)音頻芯片來提升音質(zhì)。

　　TCC770—TCC77X系列是Telechips最新推出的新產(chǎn)品，主要的特點是應用了全新的0.13um工藝制造，并配備更高效的ARM946 微處理器核心，在提升運行效率的同時，大幅度降低了耗電量，續(xù)航能力提升了約1倍左右。目前，基于TCC77X的音樂播放器僅有兩款，那就是iAudio的最新款的U3和I6。

三、Telechips主流芯片有什么優(yōu)勢？

　　總結(jié)一下，先對于其它主控芯片，Telechips主要優(yōu)勢集中在以下幾點：

1.執(zhí)行速度快

　　Telechips一直堅持采用強大的32位ARM精簡指令集處理器（RISC）架構(gòu)， 指令執(zhí)行速度遠遠超過同類MP3主控芯片（一般采用8位、16位微控制器）。例如，TCC76X解碼芯片核心采用主頻高達140MHz的ARM9 RISC處理器，播放高碼率MP3/WMA時更流暢，能完美支持500KPS碼率的OGG/Q10音樂格式，也能支持碼率高達1000KPBS的FLAC等無損壓縮格式。同時也具備強大的視頻播放能力：韓系三星T8/KS400可以用15FPS的速度播放160×128像素的MPEG4視頻，而臺電T19則可以20FPS的速度播放MPEG1視頻及220×176像素的MPEG4電影視頻。

　　同時，高速執(zhí)行能力也使JPEG圖片解碼也更迅速，瀏覽圖片時的優(yōu)勢很明顯。(飛利浦PNX 0102解碼芯片采用60MHz ARM7處理器核心，最常見的Sigmatel 3520芯片的主頻是75MHz，微控制器為16位，炬力2085的微控制器為8位的Z80)

2.系統(tǒng)穩(wěn)定性強

　　許多用戶在檢查MP3容量的時候，都會發(fā)現(xiàn)容量比標稱值要少。這里除了換算方法的問題外，系統(tǒng)固件也占據(jù)了一部分閃存空間。而TCC76X則采用獨立的高穩(wěn)定性NOR Flash芯片來單獨存放系統(tǒng)固件，不像其它的方案，把大部分的系統(tǒng)軟件儲放在原屬用戶的NAND閃存里面，NAND閃存是用戶存放歌曲的空間，讀寫頻繁，再加上NAND閃存本身不如NOR閃存穩(wěn)定，所以系統(tǒng)固件崩潰的可能性高，這也是許多用戶為什么要要經(jīng)常刷新固件解決莫名其妙的問題，甚至回廠返修的的原因之一。這種架構(gòu)可以顯著提高MP3的穩(wěn)定性，但缺點是成本和技術難度較高。目前只有Telechips等少數(shù)高端方案采用。

3.可外接大容量內(nèi)存，爆音少

　　爆音一直是許多MP3存在的一個不大不小的問題。對于爆音，廠商、用戶都各有各的說法，但這不規(guī)律偶爾出現(xiàn)的爆音的確對專注欣賞音樂的用戶是一個打擊。產(chǎn)生爆音的兩個主要原因是解碼芯片運行速度和內(nèi)存空間的大小。廉價MP3采用的的低端解碼芯片一般都是采用內(nèi)置的幾百KB的緩存，沒有外接的內(nèi)存空間，在加上處理大量數(shù)據(jù)時核心速度不高，產(chǎn)生爆音也是在所難免的。即使知名解碼芯片也不例外。

4..支持格式豐富

　　Telechips芯片的另一大特點是支持的格式豐富，除了支持常見的MP3/WMA/WAV格式外，還支持CD級音質(zhì)的OGG格式及不太常見的ASF格式。由于Telechips芯片采用ARM架構(gòu)，理論上說通過固件升級，能支持現(xiàn)有任何媒體格式，這也是一個很大的優(yōu)勢。韓國的iAudio公司已經(jīng)開發(fā)出了對FLAC無損壓縮格式的支持，據(jù)傳聞臺電科技也即將推出對應T19的無損音樂格式支持固件，如果消息屬實的話，那么徹底拋棄CD隨身聽的時候己經(jīng)不遠了。

四、視頻播放能力

　　目前支持視頻播放的MP3主控芯片主要有三種，一時珠海炬力的ATJ2085/2097解碼芯片，支持MTV和AMV視頻格式，二時美國Sigmatel公司STMP35XX系列，支持SMV格式視頻播放；第三種就是Telechips，支持MPEG4格式直接解碼。此外，最新的福建瑞芯也支持AVI格式直接解碼播放。

　　事實上，無論是炬力的AMV，還是Sigmatel的SMV，其視頻播放的原理其實是一組JPEG格式的圖片連續(xù)播放，配以單聲道的PCM伴音，無論是視頻和音頻難以令人滿意。這也是傳統(tǒng)的DSP架構(gòu)主控芯片的局限性所至，無法實現(xiàn)視頻直接解碼。

　　而支持直接專業(yè)MPEG4視頻格式的主控芯片目前只有兩種：Telechips和福建瑞芯Rock chips。這也是基于ARM核心處理器的優(yōu)勢：擁有強大的運算能力和內(nèi)存，只需要搭配相應的軟件代碼，就能實現(xiàn)多種格式的媒體文件播放。